&nbs開術p; 時(shí)間敏感網絡是近年來迅速發展的校站新技術，可以有效解決智能制造，交通(tōng)，電力，物對移動通(tōng)信和數字媒體等領域對确定性數據交換的需求。基于軟硬件協知遠同的FAST架構可以方便的實現TSN交換設兒些備和網絡接口适配器(qì)原型。然而不(bù)同的領域對TSN交換著街的需求差異很大(dà)，對TSN技術的驗證和實驗必須針對特定環境進行。我們跳分(men)選擇以太網列車(chē)骨幹（E老事TB）的交換需求作為(wèi)場景，基于openb少很ox-S4和樹莓派節點建立FAST-TSN-ETB實驗環境，對公在基于FAST的TSN交換技術進行驗證。 相門 一、列車(chē)以太網交換的特點     高下  我們(men)選擇列車(chē)以太網骨幹作為(wèi)FA北吧ST-TSN原型實驗環境主要有兩方面原因。一是列車(c音新hē)網絡的環形拓撲相對簡單，而且有統一的規範定義（IEC 6錢銀1375-2-5），相比其他(tā)領域，網絡的參考資(zī)料相對充足；二還校是TSN被業界認為(wèi)是列車(chē)以太網未來鄉醫的重要發展趨勢之一，基于列車(chē)以太網場景構建輛文TSN的實驗環境具有一定的應用價值。 白新    （1）列放女車(chē)以太網（ETB）簡介
     讀理;基于高速鐵路對列車(chē)網絡系統要求水木的不(bù)斷提高，特别是現代列車(chē)裝配有越來越多的智能子(zǐ)對工系統以實現更高的性能，安全性，更低(dī)的能耗和高舒适度的需求。這些改變給他女列車(chē)制造商，運營商和系統集成商帶來了諸多挑戰。     風多 目前列車(chē)中網絡交換的需求主要飛服包括：（1）列車(chē)運行管理核心部件，如(rú)牽引、制紅從動、照明、電池、供熱通(tōng)風與空氣下年調節、水箱、車(chē)門、監控、事件記錄等設備街費的數據交換；（2）軸承溫度、速度測量、和長劇橫向震動等傳感器(qì)信息的收集；（3）旅客刀時使用的通(tōng)信網絡。此外，列車(chē)網絡還有對地畫店通(tōng)信的需求，如(rú)圖1所示了文。     &n錢線bsp;由于傳統基于總線的列車(chē)通(tōng)信系統難以滿足要求。20有她14年，國際電工(gōng)委員會(huì)頒布了IEC6137信是5 2-5（以太列車(chē)骨幹網，ETB）和IEC6137美子5 3-4（以太列車(chē)組成網，ECN），将以太網應用于高速列車(c制還hē)。将列車(chē)網絡骨幹帶寬從1.5M左右提升到100M，以求是樂滿足列車(chē)網絡高帶寬交換需求。 讀月    &nbs答員p; 考慮減小電纜布線複雜性、縮短(duǎn)列車(chē)網絡初始些物化（拓撲發現、地址分配等）時(shí)間以及提供故障冗餘等因鐵小素，列車(chē)以太網骨幹在每個車(chē)廂部署一個網東習關節點（又稱ETBN節點），這些節點首尾相連形成環形拓唱中撲，如(rú)圖2所示。   &nbs水喝p;  根據IEC61375-2-5标準，ETBN使用8秒腦02.3以太網MAC， 802.1Q VLAN以及802.1人鄉AB LLDP 協議，由于ETB為(wèi)環形拓撲，因此ETBN設湖村備在列車(chē)初運行時(shí)不(bù)使用802.1D生成樹技術，綠化而采用列車(chē)拓撲發現協議（TTDP）。    身師;（2）TSN在列車(chē)以太網中的應用前景
    &了對nbsp;由于列車(chē)運行控制中存在周期性關錯銀鍵數據傳輸（如(rú)來自軸承溫度和速度測量傳感醫分器(qì)數據），帶寬預約流量（CCTV的視頻流量）以及其友小他(tā)best effort流量。而在ET爸美B規範中，流量控制、入口速率控制和出口整形等技術僅雪煙作為(wèi)可選項，因此難以滿足關鍵流量的服務質量保證需話紅求。    呢購;  TSN在列車(chē)中的應用的主要優點包括兩方面生費：一是能夠在一套網絡中傳輸不(bù)同的流量，節睡林約設備部署和管理維護複雜性。二是能夠有效隔離列車(c也服hē)運行關鍵的關鍵數據和用戶數據，不(bù)必擔心用戶的數據會(票男huì)影響到列車(chē)制動裝置的控制。     &nbs還科p;因此，近年來一些工(gōng)業界專家(jiā)認為(w紅店èi)[3]，标準的基于TSN的以太網應拍路用會(huì)簡化鐵路軌道交通(tōng)網絡的複雜性以及資(zī)本投入（從匠CAPEX）和運營成本（OPEX），TSN将會(huì)是未來術木列車(chē)網絡重要的發展方向。 二、面向列車(chē)以太網的實驗環境：FAST-北海TSN-ETB    （1）實驗環境組成
    &刀服nbsp;我們(men)搭建的列車(chē山說)以太網實驗環境如(rú)圖4所示，主要由購計8個openbox-S4闆卡以及部分樹莓派節照農點組成。其中A、B、C和D四個節點形成環形拓撲，每個美睡節點實現支持TSN交換的額ETBN節點功能，仿真包含4個車(chē)廂的列文線車(chē)以太網骨幹。      O個公penbox-S4是我們(men)基于xilinx Zynq F上南PGA設計的可編程闆卡，是目前基于FAST架構進數城行路由交換開(kāi)發的成熟的平台，支持4吧知個千兆以太網接口，也是我們(men)TSN交換和接口适配器(qì兒呢)原型的實驗平台。      節點E放年，F和H仿真3個接入ETB網絡的計算機。内部ARM處綠窗理器(qì)實現計算功能，FPGA實現TSN網絡接入控制器(qì)店高功能，每個節點具有獨立的IP地址，控制接口具有惟一的MAC地址。 相西      樹莓新那派I1、I2和I3仿真列車(chē)中的傳感器(國我qì)和執行器(qì)功能，沒有獨立的IP地址，通(tōng)過影化網關G接入ETB網絡。    （2）節點的功能和學吧實驗的流量
    &nbs會雜p;TSN網絡控制器(qì)在節點E上實現。節點E上運行劇弟floodlight控制器(qì)，TSN網絡集中管理功你紙能将作為(wèi)控制器(qì)北向接口應用開(kāi)發。 地不      列車(有答chē)管理控制系統在節點F上實現。I1-I3與節點F的通(tōng)信妹通流量為(wèi)ETB中的關鍵流量，節點H代表乘客的計算機，向ETB網絡中發送門國背景流量。 三、基于FAST-TSN-ETB的實驗内容 跳森     日冷; 我們(men)實驗的目的主要有三個，一是通道雪(tōng)過搭建ETB環境，進一步加深對列車(chē)以太網公制拓撲特點和運行規律的認識；二是對我們(men)花票基于FAST架構實現的TSN交換能力的驗證；三是探索針對ETB事山特定場景的TSN實現技術的定制設計和實現技術。
    &nbs朋的p;我們(men)拟進行的實驗内容如(rú)下表所還作示。 在後續文章中我們(men)會(huì)進一步介紹得鐵FAST-TSN-ETB實驗環境的配置，工(g年商ōng)作流程和初步實驗結果等。 參考文獻
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